El sistema en un chip es un pequeño chip con todos los componentes y circuitos electrónicos necesarios. En la literatura inglesa se utiliza el término SoC (system-on-a-chip). El sistema en el dispositivo de detección de sonido puede incluir un ADC, un receptor de audio, una memoria, un microprocesador y un control lógico de E/S de usuario en un solo chip.
En medicina, un sistema SoC basado en nano-robots puede actuar como anticuerpos programables para retrasar enfermedades tempranas. Los dispositivos de video basados en chips pueden ayudar a las personas ciegas al permitirles recibir una imagen, y los dispositivos de audio SoC pueden hacer que las personas sordas escuchen. El sistema en un chip está evolucionando junto con otras tecnologías como SOI (silicon on insulator).
Definiciones de términos
El sistema SoC combina los circuitos electrónicos necesarios de varios componentes informáticos en un solo chip integrado (IC). Un SoC es un sistema electrónico de sustrato completo que puede contener analógico,Funciones digitales, mixtas o RF. Sus componentes suelen incluir una unidad de procesamiento de gráficos (GPU), una unidad de procesamiento central (CPU), que puede ser de varios núcleos, y la memoria del sistema (RAM).
Debido a que el sistema en un chip incluye hardware y software, consume menos energía, tiene un mejor rendimiento, requiere menos espacio y es más confiable que los sistemas de chips múltiples. La mayoría de los chips del sistema están incluidos en dispositivos móviles como teléfonos inteligentes y tabletas en la actualidad.
El System-on-a-Chip está específicamente diseñado para cumplir con los estándares para incorporar los circuitos electrónicos requeridos de numerosos componentes de computadora en un solo chip integrado. En lugar de un sistema que ensambla múltiples chips y componentes en una PCB, un SoC crea todos los circuitos necesarios en un solo dispositivo.
Los desafíos de SoC incluyen mayores costos de creación de prototipos, arquitectura y depuración más compleja. Los circuitos integrados no son rentables. Sin embargo, esto puede cambiar a medida que avanza la tecnología.
Parámetros de microchip requeridos
System on Chip Los SoC son dispositivos muy complejos. Por ejemplo, el sistema en un chip Snapdragon 600 de Qualcomm es el SoC que se usó en el antiguo teléfono inteligente Samsung Galaxy.
La gente quiere poder usar sus teléfonos inteligentes para navegar por Internet, escuchar música, ver videos, usar la navegación GPS, tomar fotos y videos, jugar juegos, acceder a las redes sociales. Todas estas característicascuentan no solo con un buen procesador, sino también con un potente chip gráfico System on Chip SoC, un conjunto de chips Bluetooth inalámbrico rápido y soporte para conectarse a redes 4G. Todo esto debería funcionar con el menor consumo de energía.
La solución es miniaturizar todo lo que se pueda instalar. Los dispositivos deben estar lo más comprimidos posible y colocados de forma compacta en una superficie más pequeña. La consecuencia de esto es una mayor potencia de procesamiento y un menor consumo de energía. Esto es exactamente lo que ofrece SoC.
Diseño de sistema en chip
Conceptualmente, hay tres niveles de estrategia de diseño para chips funcionales. El primer nivel es la simetría del grupo de puntos. Dicta la presencia o ausencia de una determinada respuesta física y anisotropía del cristal. Por lo tanto, se puede utilizar para buscar y proteger nuevos cristales funcionales.
La simetría del grupo de puntos es un requisito necesario, pero no una condición suficiente para un cristal funcional. Para que un sistema SNK en un chip muestre una propiedad particular, debe complementarse con un segundo nivel de estrategia de diseño: estructura de grupo espacial o simetría.
Finalmente, para mejorar u optimizar la respuesta, existe un tercer nivel de estrategia de diseño de ingeniería molecular que involucra el ajuste fino de las estructuras electrónicas o magnéticas de los bloques de construcción de átomos, moléculas y grupos de cristales.
Componentesdispositivos móviles
Un sistema SoC en un chip puede tener varios elementos, dependiendo de su propósito. Dado que la gran mayoría de los SoC se utilizan en teléfonos inteligentes, ofrecemos una lista de los componentes más comunes de dichos dispositivos:
- CPU es el núcleo dentro del SoC. Esta es la parte que se encarga de hacer la mayoría de los cálculos y decisiones. Recibe información de otros componentes de hardware y software y proporciona respuestas de salida apropiadas. Sin la CPU, no habría SoC. La mayoría de los procesadores actuales tienen dos, cuatro u ocho núcleos en su interior.
- GPU: abreviatura de módulo de procesamiento de gráficos. También se le llama chip de video. La GPU es responsable de los juegos en 3D, así como de las transiciones visuales ordenadas que son visibles en la interfaz de cualquier dispositivo que utilice un sistema de un solo chip.
- Memoria RAM: todos los dispositivos informáticos necesitan memoria para funcionar. Para poder ejecutar aplicaciones y datos de software, debe usarlos. Para hacer esto, el sistema en un chip debe tener RAM.
- ROM: cualquier dispositivo debe tener una memoria ROM para almacenar software, como el firmware o el sistema operativo en el que se ejecuta.
- Módem: un teléfono inteligente no será un teléfono si no puede conectarse a las redes de radio. Los módems se encargan de la red o la conexión celular.
Además de la CPU y la memoria, otros SoC pueden incluir interfaces PCIe diseñadas paraconectar transceptores de radio, interfaces SATA o dispositivos USB.
Diseño de chips
Los sistemas en un chip deben tener bloques de memoria de semiconductores para realizar sus cálculos. Dependiendo de la aplicación del SoC, la memoria puede formar una jerarquía de memoria y caché. Esto es común en el mercado de la informática móvil, pero no se requiere en muchos microcontroladores integrados de bajo consumo.
Las tecnologías de memoria para SoC incluyen memoria de solo lectura (ROM), memoria de acceso aleatorio (RAM), ROM programable borrable eléctricamente (EEPROM) y memoria flash. Al igual que con otros sistemas informáticos, la RAM se puede dividir en RAM estática (SRAM), relativamente más rápida pero más costosa, y RAM dinámica (DRAM), más lenta pero económica, como el sistema en un chip que se muestra en este artículo.
Interfaces externas
Los SoC incluyen interfaces externas, generalmente para protocolos de comunicación. A menudo se basan en estándares de la industria como USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C y más. También se pueden admitir protocolos de red inalámbrica como Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN y comunicación de campo cercano.
Si es necesario, los SoC incluyen interfaces analógicas para el procesamiento de señales. Pueden interactuar con varios tipos de sensores o actuadores, incluidos los convertidores inteligentes. También pueden ponerse en contacto conaplicaciones de módulo o ser interno al SoC, por ejemplo, si un sensor analógico está integrado en el SoC y sus lecturas deben convertirse en señales digitales para el procesamiento matemático.
Procesadores de señales digitales
Los procesadores de señales digitales (DSP) a menudo se incluyen en los sistemas en un chip. Realizan procesamiento de señales de operación para sensores, actuadores, adquisición de datos, análisis de datos y procesamiento multimedia. Los núcleos DSP suelen tener una palabra de instrucción muy larga (VLIW) y una arquitectura de conjunto de instrucciones unidireccional, por lo que pueden explotar el paralelismo.
Los núcleos 4DSP suelen contener instrucciones específicas de la aplicación y son los procesadores del conjunto de manuales específicos de la aplicación ASIP. Tales instrucciones corresponden a unidades funcionales especializadas.
Las instrucciones DSP típicas incluyen acumulación múltiple, transformada rápida de Fourier, multiplicación suave y convolución. Al igual que con otros sistemas informáticos, los SoC requieren fuentes de reloj para generar señales de reloj, controlar la ejecución de funciones y proporcionar un contexto de temporización para las aplicaciones de procesamiento de señales, si es necesario.
Las fuentes de tiempo populares son los osciladores de cristal y los bucles sincronizados en fase. Los SoC también incluyen reguladores de voltaje y circuitos de administración de energía.
La diferencia entre SoC y CPU
Érase una vez, mucha gente pensaba que la CPU estaba completamente aislada del monitor. Ahora muchos entienden que la CPU es solo una pequeña parte,y una computadora se compone de muchas partes.
El sistema en un chip es una placa de circuito electrónico que integra todos los componentes necesarios en una computadora y otros sistemas electrónicos. Estos incluyen la GPU, la CPU, la memoria, los circuitos de administración de energía, el controlador USB, las radios inalámbricas y más. Estos componentes están soldados en la placa base, que es diferente de las computadoras convencionales, cuyas partes se pueden reemplazar en cualquier momento.
Se podría decir que un sistema en un chip (SoC) es lo que sucede cuando Vector de Despicable Me usa "compresión de haz" en una computadora completa. Con el poder de la miniaturización, System on a Chip es una computadora funcional que ha sido comprimida para caber en un solo chip de silicio.
Dónde se usan los chips
SoC suele ser pequeño y no ocupa mucho espacio dentro de un dispositivo electrónico, lo que lo hace ideal para dispositivos más pequeños. Combina muchas partes diferentes en un solo chip, lo que significa que su fabricante no tiene que gastar tiempo, dinero y recursos estableciendo partes físicas significativas y construyendo circuitos largos, lo que a su vez significa una producción y costos más bajos. Los sistemas en un chip son mucho más eficientes que aquellos con componentes individuales dedicados, como una PC de escritorio o una computadora portátil. SoC puede funcionar con baterías durante más tiempo.
Los enfoques tradicionales de la electrónica se han basado en la creación de sistemas que se ejecutan enpartes independientes. Algunos ejemplos son las computadoras y las computadoras portátiles. Sin embargo, la miniaturización constante de todo lo que los rodea significa que dependen cada vez más de sistemas más pequeños y más eficientes energéticamente en un chip. Los teléfonos inteligentes, las tabletas e incluso los dispositivos IoT (Internet de las cosas) están demostrando que los sistemas en chips son una parte importante del futuro de toda la electrónica.
Dispositivo Intel Pentium N3710
El Pentium N3710 es un sistema en un chip de cuatro núcleos de 64 bits diseñado por Intel y presentado a principios de 2015 como número de pieza 3710. Basado en la microarquitectura Airmont. Este chip funciona a 1,6 GHz con modo de hasta 2,57 GHz. SoC incluye GPU HD Graphics 405 que tiene 16 unidades de ejecución y funciona a 400 MHz
N3710 detalles de la arquitectura del sistema en chip:
- Diseñador - Intel.
- Fabricante - Intel.
- Número de modelo - N3710.
- Número de pieza - FH8066501715927
- Alcance - móvil.
- Edición: marzo de 2015
- Serie Pentium N3000.
- Frecuencia - 1600 MHz.
- Velocidad - 2567 MHz (1 núcleo).
- Tipo de bus - IDI CPUID 406C4.
- Microarquitectura – Airmont.
- El nombre principal es Braswell.
- Tecnología - CMOS.
- Tamaño de palabra: 64 bits.
- Procesadores máximos - monoprocesador.
- La memoria máxima es de 8 G.
- temperatura PP 0 C - 90 C.
- IntegradoInformación de gráficos GPU - Gráficos HD 405.
- La frecuencia máxima es de 700 MHz.
Ventajas de los sistemas de chips
El propósito principal de usar SOC en el diseño involucra los pasos que forman los beneficios del dispositivo:
- SOC es pequeño pero incluye muchas características.
- Flexibilidad. En términos de tamaño de chip, potencia y factor de forma, estos sistemas son muy difíciles de superar con otros dispositivos.
- Eficiencia de costos, especialmente para aplicaciones específicas de SoC, como código de video.
- El sistema en chip es innumerable. Para productos de alta capacidad, simplifican la protección de recursos y los costos de ingeniería.
Sin embargo, un dispositivo tan excelente tiene sus inconvenientes:
- Gran inversión de tiempo. El proceso de diseño del SoC puede demorar entre 6 y 12 meses.
- Recursos limitados.
- Si se está desarrollando un producto de bajo volumen, se requerirá un equipo de alta gama. Puede ser mejor usar hardware de terceros, dedicar tiempo y recursos al software de la aplicación.
Los sistemas en un chip tienen la gran desventaja de que no se pueden adaptar en absoluto. En otras palabras, no se pueden actualizar. Un sistema en un chip generalmente muere de la misma forma en que se creó. Nada cambia en él durante toda la vida útil. Si algo se rompe internamente en el instrumento, solo esa parte no se puede reparar ni cambiar. Tiene que reemplazar todo el SoC.
Los mayores productoresfichas móviles
Ofrecemos una breve descripción de los sistemas en un chip de los principales fabricantes: Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA y Broadcom. Qualcomm, NVIDIA y MediaTek fabrican y venden principalmente SoC móviles para que las empresas de hardware los utilicen en los dispositivos que fabrican. Broadcom fabrica SoC que se utilizan en enrutadores y dispositivos de red, y Samsung y Huawei no solo fabrican SoC, sino que son las dos empresas más grandes del mundo que los utilizan.
No se puede decir qué sistema en un chip es el mejor. El diseño y desarrollo de sistemas en un chip avanza tan rápido que, en el momento de la comparación, la opción ya estará obsoleta. Sin embargo, hay que recordar que el mejor SoC puede no ser el mejor para los procesadores o las transferencias inalámbricas más rápidas.
